ARTIGO TÉCNICO 38
revista técnico-profissional
o electricista
Fernando J. T. E. Ferreira Dep. Eng. Eletrotécnica, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC) Instituto de Sistemas e Robótica, Universidade de Coimbra (ISR-UC)
motores de indução trifásicos industriais
{BENEFÍCIOS TÉCNICO-ECONÓMICOS ASSOCIADOS AO MAPEAMENTO DA CARGA MÁXIMA E À REBOBINAGEM OTIMIZADA}
Na maioria das indústrias, mais de 65% da energia elétrica é consumida por motores de indução trifásicos com rotor em gaiola de esquilo. Dada a sua relevância em termos de consumo energético, pequenos ganhos no seu rendimento podem traduzir-se em poupanças de energia muito significativas.
I› INTRODUÇÃO Atualmente, mais de 90% dos Sistemas Elétricos de Força Motriz (SEFM) industriais integram Motores de Indução Trifásicos com Rotor em Gaiola de Esquilo (MIRG), sendo estes responsáveis pelo consumo de mais de 65% da energia elétrica no setor industrial da União Europeia (UE). Dada a sua relevância em termos de consumo energético, pequenos ganhos no seu rendimento podem traduzir-se em poupanças de energia muito significativas. No setor industrial dos países desenvolvidos, em média, o valor da energia consumida por um MIRG ao longo do seu tempo de vida útil, de 12 a 20 anos, é 60 a 200 vezes superior ao seu custo inicial. Neste tipo de máquinas, do ponto de vista do seu custo de ciclo de vida, o seu rendimento é, de longe, mais importante do que o custo inicial, uma vez que influi diretamente no seu consumo energético e, consequentemente, no seu custo de funcionamento. Este aspeto é particularmente importante no caso dos MIRG com um elevado número de horas de funcionamento e potência superiores a 5,5 kW. Igualmente importante é o Fator de Potência (FP) deste tipo de motores, que se deve manter no valor mais elevado possível para
minimizar a circulação de correntes reativas nos cabos e transformadores de potência e, assim, reduzir o seu nível de carga e as suas perdas [1]. Finalmente, vale a pena referir que o rendimento e o FP dos MIRG se degrada significativamente para cargas muito baixas, pelo que se estiverem fortemente sobredimensionados, estes parâmetros apresentarão valores muito inferiores aos nominais. No entanto, por diversas razões, a grande maioria dos MIRG industriais estão sobredimensionados, estimando-se que no setor industrial da UE o fator de carga médio seja ligeiramente inferior a 60%, que é um valor muito baixo [1]. Neste artigo, evidencia-se a importância de mapear o nível de carga máximo dos MIRG nas plataformas industriais, como parte integrante de um bom plano de manutenção, que, para os motores fortemente sobredimensionados, deverá incluir a sua substituição por motores novos de menor potência ou a sua rebobinagem otimizada. Descrevem-se ainda os passos básicos para a aplicação em larga escala de uma estratégia de rebobinagem otimizada, como forma de adequar os MIRG à sua carga máxima e, consequentemente, melhorar o seu rendi-
mento e FP. Esta estratégia constitui uma alternativa de baixo custo ao investimento em motores novos de alto rendimento.
II› MAPEAMENTO DO NÍVEL DE CARGA MÁXIMO No contexto da manutenção industrial, para uma seleção correta e bem fundamentada de motores novos para substituir motores existentes que avariam ou com um mau desempenho, é necessário conhecer a sua carga real máxima, se a respetiva duração ao longo do ciclo de funcionamento for relevante. Note-se que, se a carga máxima for atingida durante um curto espaço de tempo, poderá não ser relevante para o motor do ponto de vista térmico e de consumo energético. Alternativamente, esta informação pode ser utilizada para reprojetar/otimizar os enrolamentos estatóricos ou alterar o seu tipo de ligação, por forma a melhorar o seu rendimento e FP no ponto de carga real [2]. Por que é que o conhecimento da carga real máxima é tão importante? A resposta é simples. Por exemplo, nos casos em que se pretende substituir um motor existente fortemente sobredimensionado (avariado ou